二极管工作原理,电子管工作原理分析图( 二 )


二极管工作原理,电子管工作原理分析图


三极管是最基本的电子管
电子管又称「真空管」 (Vacuum Tube),代表玻璃瓶内部抽真空,以利于游离电子的流动,也可有效降低灯丝的氧化损耗 。二极管、三极管、五极管,从字面意义代表电子管内部基本「极」的数量 。电子管拥有三个最基本的极,第一是「阴极」(Cathode,以K代表):阴极当然是阴性的,它是释放出电子流的地方,它可以是一块金属板或是灯丝本身,当灯丝加热金属板时,电子就会游离而出,散布在小小的真空玻璃瓶里 。第二个极是「屏极」(Plate,以P代表),基本上它是电子管最外围的金属板,眼睛见到电子管最外层深灰色或黑色的金属板,通常就是屏极 。屏极连接正电压,它负责吸引从阴极散发出来的电子(利用异性相吸的原理),作为电子游离旅行的终点 。第三个极为「栅极」(Gird,以G代表),从构造看来,它犹如一圈圈的细线圈,就如同栅栏一般,固定在阴极与屏极之间,电子流必须通过栅极而到屏极,在栅极之间通电压,可以控制电子的流量,它的作用就如同一个水龙头一般,具有流通与阻挡的功能 。
引擎运转必须要有燃料,电子管的工作动力为电能 。电子管的电极当中,最重要的应属阴极,它负责将电子释放出来,作为一切工作的基础 。
最早的电子管由于构造原理简单,直接将灯丝充当阴极使用,换句话说,当灯丝点亮时,由于灯丝温度提高,电子就从灯丝释放出来,经过栅极直奔屏极 。这种电子管就叫“直热式电子管” 。300B,就是属于这种类型的电子管,相较於其他现代化的五极电子管,300B 的构造简单,输出功率也低 。
灯丝(Filament)可以使用不同的材质制成,由于直热式三极管直接将灯丝当作阴极,因此灯丝的特性直接影响著直热式电子管的性能 。基本上,电子管的灯丝主要可分成三种材质构成,第一种当然是耐高温的钨丝 。将纯度高的钨丝抽成细丝,卷绕在电子管的最内层,通电之後即可升高温度 。但钨丝必须加温到两千多度时,电子才能发散,因此以钨丝制成灯丝的电子管点燃时,会发出光辉耀眼的亮度,同时温度高得吓人 。别意外,不是电子管要烧掉了,而是它本来如此!但将钨丝点亮需要消耗较大的电力,优点是钨丝甚为耐用,普遍运用于较大功率或长寿命的电子管上 。在某些情况下这种真空管的寿命可达数万小时,拿来当作家里的灯泡,既耐用又有装饰的作用,一举数得! 另一种灯丝采用钍钨合金,它只须将灯丝加温至一千多度即可工作,相较之下较省电力 。最常使用的应为氧化硷土灯丝,它的作法是在灯丝外,涂上一层厚厚的氧化硷土,看起来接近白灰色的物质,它只需要加温至约70度(看起来约为暗红色),即可获得足量的电子,因此工作温度最低、也最节省电力,一般而言只须供应6.3V左右的直流,就可以正常工作 。
直热式电子管当然有它天生的优点,但却有一个致命的缺点,那就是阴极容易因灯丝的温度变化而改变特性 。当灯丝电压变动时,或以交流电供应灯丝时,阴极呈现在不稳定的状态下 。因此有人主张直热式电子管应采用直流供电,也有人强调必须以交流供电以免损伤阴极,这种争论过去在音响界早已成为一个争论不休的话题 。
【二极管工作原理,电子管工作原理分析图】
二极管工作原理,电子管工作原理分析图


旁热式电子管的稳定度较高
为了解决直热式电子管的灯丝问题,电子管设计者决定让灯丝与阴极分家独立,在灯丝的旁边套上一圈金属套筒,让灯丝直接对金属板加热,电子从金属板散发出来,这种加热方式就称为「旁热式电子管」 。

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